CN2103784U - 散热器 - Google Patents

Abstract

用于采暖的散热器，有表面凹凸型强化结构的 钢、铝制串片、绕片翅片散热器，金属或塑料制的光管 型、柱型、板型、扁管、异形管散热器，热管、真空相变 型散热器，其特征在于散热器的传热通道部分或全部 设有扰流子和/或在散热片内外分别设有综合性的 强化传热结构。其散热量比现有各类散热器均有不 同程度提高，而材料增加约占原散热器的1％左右。

Description

本发明属于暖通技术领域，具体地说，是用于采暖的散热器。

现有散热器，有表面凹凸型强化结构的钢、铝制串片、绕片翅片散热器，参阅《CN2074441U.申请号90213856.1.名称：高效串片式散热器.申请人：王东》；金属或塑料制的光管型、柱型、板型、扁管型、异形散热器，参阅《CN88200528.6.名称：一种增加采暖散热器散热量的小波头.申请人：国家机械委第五设计研究院》；热管型、真空相变型散热器，参阅《CN87214880名称：变压式真空相变散热器.申请人：刘玉海》。以上这几种散热器，有的已使用数年，有的尚正在试验研究推广中，均具有一定的优点。为了进一步提高散热器的性能，近年来，在串片上采用了闭式、屏蔽式、凹凸形结构，以增强对流传热；在柱型散热器器壁表面轧制出小波头，以增强扰动及横向冲刷，在板、扁管型背面焊上槽形对流片以增强换热系数；采用陶瓷、塑料等非金属材料制散热器以防腐蚀；运用热管原理研制真空相变散热器以防腐蚀和节约金属材料等。但是这几种类型的散热器，就其散热传热性能来讲，也还有进一步研究和改进的必要。

本发明的目的是进一步提高散热器的散热传热性能。

本发明是这样实现的，在用于采暖的散热器中，有表面凹凸型强化结构的钢、铝制串片、绕片、翅片散热器，金属或非金属塑料类制造的光管型、柱型、板型、扁管型、异形散热器，热管型、真空相变型散热器，在散热器的传热通道部分或全部设有扰流子和／或在散热器内外分别设有综合性的强化传热结构。散热器的传热通道是指通水通气的热媒介质、工质传输运行的内通道，和与外部空气交换传递热量的外通道。在传热通道设扰流子，可以使流体的流速增加和旋转，增大流体的湍流程度、减小边界层热阻；在散热器的板、管内外分别设综合性的传热结构，可进一步增加延伸表面，增强滴状冷凝及辐射传热效果。

扰流子的直径、宽度与散热器的园形或椭园形、三角形、矩形、梯形、异形状的传热通道的几何形状相配合。扰流子的截面形状可以是园形、椭园形、三角形、矩形、梯形，也可以是以一种园形对各种传热通道的异形截面；它的直径、宽度可以与各种传热通道的几何形状成较紧密的配合，也可以在周边留有一定间隙。扰流子的长度可以是纵贯传热通道的，也可以小于传热通道总长度。

本发明还可以是在散热器的板、管内外分别设有综合性的强化传热结构，特别是柱型、板型、扁管型、异形型散热器和热管型、真空相变型散热器，在其表面采用直波形、方菱形、人字形、网格形、波浪形的波纹结构和／或在其内表面采用滴状冷凝及辐射强化传热结构。比之凹凸结构和小波头结构，具有更好地增强表面延伸效果和系统地增强纹流、湍流效应；滴状冷凝的传热系数远大于膜状冷凝，大到几倍至几十倍；辐射传热只占导热的很小比例，但考虑到这一因素，并在散热器的内部亦注重这一因素，在以往的散热器中是被忽略的。因为它可以和滴状冷凝内表面结构综合考虑，实施成本并不高，所以是值得的。

本发明还可以是热管型、真空相变型散热器的强化传热结构由3～6支串并联的园形或三角形、椭园形、矩形异形状的传热通道及与之配合的扰流子所组成。3～6支串并联管的通导能力大，换热面积大，流阻小；采用园形管属一般通用材料，成本相对较低。而采用三角形、椭园形、矩形异形管有较好的空间利用率和较大的换热表面，这几种管的强化传热结构采用与之相配合的扰流子，将更好地发挥强化换热效果。

本发明的扰流子是静或动态的麻花片形导流板、螺旋线形导流圈或扰片形螺旋叶轮之一种。静态扰流子是固定于传热通道内不动的，而动态扰流子可以用自由旋转装置、波动装置连接扰流子一端，使其在流体的影响带动下，在传热通道内旋转、波动，对流体产生螺旋、波动等扰动，以进一步增强换热系数。扰流子的种类，可以是由薄板扭曲而成的金属或塑料麻花片型导流板，用金属、塑料或其复合材料绕制的螺旋线型导流圈，用专用机械制作的金属或塑料类非金属材料的绕片型螺旋叶轮。

真空相变散热器的强化结构还可以由翅片管、波纹管、表面多孔管及与之配合的扰流子所组成。翅片管波纹管都属现有技术，但未见其内设扰流子的报道。翅片管、波纹管、表面多孔管主要是增加了换热传热的表面积，增设扰流子可以促使流体旋转加速和波动，更好地增强传热效能。从经济成本看，扰流子的增设，成本增加很少，是值得研究推广的。

滴状冷凝及辐射强化传热的内表面是采用电化学抛光、喷镀或涂料、树脂类材料及其改性添加剂涂复的表面结构。采用电化学抛光喷镀，蒸汽易在其上形成滴状冷凝。采用涂料、树脂类材料及其改性添加剂涂复，表面不易浸润，在冷凝面上不易形成厚膜，而易形成球形滴状冷凝液。滴状冷凝的冷凝面和蒸汽直接接触，可得到相当高的放热系数。

辐射强化传热的内表面结构是在设置滴状冷凝表面时一并设置的，它主要是采用与工质润湿性差的塑料、树脂类高分子材料和具有强度高、耐老化、导热系数高、光辐射吸收反射率大的添加剂以及颜料配合喷涂的表面薄层结构。结构材料主要选用聚酰胺、聚乙烯、环氧树脂、氯化聚醚、聚苯硫醚、酚醛树脂、硅橡胶、聚四氟乙烯等材料，和具有强度高、耐老化、导热系数高的铝、铜、钛、镍金属或合金粉末，光辐射吸收反射率高的玻璃粉、云母粉、碳黑、石墨、二硫化钼及颜料等添加剂。

本发明的静态扰流子由同向螺旋或正反向混合螺旋的麻花片组成。同向螺旋是右旋或左旋之一种同一方向旋转的整支麻花片与散热器传热通道的结合；正、反向混合螺旋是一段或数段螺旋为正向，另外一段或数段螺旋与其前后衔接螺旋成相反旋转方向。同向螺旋具有惯性好、流速快的特点，正反向混合螺旋具有分流混流效果好、传输热媒介质温度更趋均匀的效果。

本发明的扰流子还可以采用同向或正反向混合螺旋的折流板麻花片。折流板麻花片是麻花片的每个节距由相互成80°～150°角的5～30个折褶沿螺旋排列成的扰流子。它不但具有一般麻花片螺旋扰流的强化换热作用，还具有折流板的折流效果和文丘里管扩张、收缩的强化换热效果。是集旋转加速、混流均温、折流扰动、扩张收缩等强化换热效果于一体的增强型扰流子。这种扰流子与散热器的传热通道相结合，使散热效率提高很大。

由于采用了在散热器的传热通道部分或全部设有扰流子和／或在散热器的板、管设综合性的强化传热结构，本发明比现有散热器的散热效能有了进一步提高。例如在真空相变散热器的多孔表面加热隔离管内设置麻花片型导流板扰流子，使其标准测试状态的功放瓦数由500W提高到700W以上，提高功效40％以上，而增加的材料约相当于原散热器的1％。采用综合性的强化传热结构，使散热器特别是钢制散热器的传热性能更趋完善，为我国散热器行业的节材节能工作提供了一个新的技术条件。

图1，本发明的散热器传热通道与扰流子结构示意图主视图和侧视图。

图2，波纹管与同向、正反向混合螺旋的折流板麻花片结构示意图及侧视图。

图3，螺旋线型导流圈与传热通道结构的示意图及侧视图。

图4，扰流子与各型传热通道的配合结构示意图。

图5，综合性强化传热结构示意图。

图6，串片型散热器的结构示意图及侧视图。

图7，绕片型散热器的结构示意图及侧视图。

图8，光管型散热器的结构示意图及侧视图。

图9，板型散热器的结构示意图及侧视图。

图10，扁管型散热器的结构示意图及侧视图。

图11，串片式热管散热器结构示意图及侧视图。

图12，排管型热管散热器结构示意图及侧视图。

图13，柱型真空相变散热器示意图及侧视图。

图14，板型真空相变散热器示意图及侧视图。

图15，异形管真空相变散热器示意图及侧视图。

参照附图1，8为扰流子，此图中示意的是折流板麻花片，属于静或动态的麻花片型导流板，25为传热通道，此处为外齿片管型。

参照附图2，8为静态螺旋扰流子，此处示意的是同向或正反向混合螺旋的折流板麻花片，25为波纹管型传热通道。

参照附图3，8为金属、塑料或复合材料制的螺旋线型导流圈，它还可以呈方形、三角形、椭园形、梯形，25为光管或外表面多孔层换热管。

参照图4，8为各型扰流子，25为各型传热通道，它可用于常规或热管、真空相变型散热器。其中：a，4支串并联园管形传热通道与扰流子相互配合结构；b为三支并列园管形传热通道与扰流子配合结构；c为异形传热通道与扰流子配合结构，可用于蒸汽、水或空气传热散热；d，椭园管、园管传热通道与扰流子配合结构，很适用于热管、真空相变型散热器；e，3支并列三角形管与扰流子配合结构；f，4支串并联三角形管与扰流子配合结构；g，6支串并联三角形管与扰流子配合结构；h为矩形、正方形、扁管形传热通道与扰流子配合结构。以上尚应包扩梯形或其它异形状配合结构，因基本结构类似，附图省略。

参照图5，示意的主要是用于柱型、板型、扁管型、异形和真空相变型散热器的综合强化传热结构，其表面如图上粗实线所见，内表面用虚线代替，采用电化学抛光、喷镀或涂料、树脂材料及其添加剂涂复的滴状冷凝及辐射强化传热表面结构。其中：a，直波形；b，方菱形；c，人字形；d.凸块形；e，网格形；f，园点形；g椭园形；h，波浪形。

参照图6，示出了本发明的钢、铝制串片式散热器实施例图。热媒流经传输管21时，被扰流子8扰动，促进了流体的湍流而使换热强化，外部空气经过串片22时，又被设于串片间的螺旋扰流子8扰动旋转上升，增加了上升空气的流速和湍流程度，进一步增强了换热量，放气阀23用以排除联箱内的空气。

参照图7，它示出了本发明的第二个实施例绕片型散热器。热媒经法兰接口14进入散热器联箱9，经若干支串并联的扰片管4及螺旋扰流子8流向另一侧联箱、法兰接口，在联箱内也可以装设螺旋扰流子，16是扰片或螺旋形翅片。

图8是本发明的第三个实施例光管型散热器，热媒从接口14进入设有麻花片型导流板8的连通管9，经内部设有扰流子8的排管组4流经另一侧连通管和接口，从而完成强化换热循环。

图9是本发明的第四个实施例板型散热器，它可以是单板或双板、多板。中间的侧视图示出单板结构，右端的侧视图示出双板结构。热媒经管接14进入装设螺旋扰流子8的传热通道4和13，15是背部的梯形对流片，内部亦可设置塑料或马口铁制麻花片。12是附图5中所示的综合性强化传热结构。

图10是本发明的第五个实施例扁管型散热器，它可以是单板或双板，热媒经螺纹接口14进入装设有同向螺旋扰流子8的扁管组24，经连接管9和其中的扰流子8流至另一接口，散热器背面有对流槽15，内设有同向分流混流型麻花片8。

图11是本发明的第六个实施例串片式热管散热器，由工质2，多孔层3，阀门5等组成封闭的热管20，其内有绕片型螺旋叶轮扰流子8，热管外有串片22。

图12是本发明的第七个实施例排管型热管散热器，热媒流通管或隔离管1将内部装有工质2的真空腔排管4，密封截止阀5，压力安全阀7，上下连通管9焊封，3是隔离管外表面的多孔层吸液芯，传热通道1装置扰片型螺旋叶轮8，传热通道4和9内装设正反向混合螺旋的静态扰流子8。当热媒流经隔离管时，经扰流子强化将热能传至多孔层吸液芯并将工质加热汽化，蒸汽沿螺旋扰流子旋转、混合上升，将热能经器壁传给外部空气。

图13是本发明的第八个实施例柱型真空相变散热器，导流管1内装设有动态的螺旋线型导流圈10或动态的麻花片型导流板8，自由旋转装置或波动装置11将扰流子一端定于导流管内，在热媒流体力的作用下，扰流子将旋转波动，它的反作用力亦使热媒产生旋转和波动，具有增强换热和清洗污垢双重效果。工质2在多孔层3的传热中沸腾相变为蒸汽，沿排管组4和其内的折流板麻花片8螺旋上升，减少了蒸汽垂直上升时对回流工质的携带剪切力和边界层厚度，5是抽真空排不凝气两用阀，12是综合性的强化换热结构，其外表面为图5所示结构，内部为电化学抛光、喷镀或涂料、树脂材料及其改性添加剂涂复的滴状冷凝及辐射强化传热结构。柱型散热片外部的空气对流传热通道，亦设有扰流子8。此例的导流管与扰流子还可按附图4中所示结构设置。

图14是本发明的第九个实施例板型真空相变散热器，热媒管1内设有静或动态的螺旋扰流子，工质2在多孔层吸液芯3的周围，抽空排气两用阀5在连通管9的一端，散热板片13内设有动态螺旋麻花片8。本例中的热媒管还可以按图1、2设置。12是综合性的强化传热结构。

图15是本发明的第十个实施例异形管真空相变散热器，导流管1内设有螺旋扰流子8，工质2在多孔层3的内外，抽空阀5在连通管9的一端，异形管组34内设有麻花片8，异形管外形成的空气通道15内设有折流板麻花片8，12是综合性的强化换热结构，更好发挥了异形管表面散热量大的特点。

Claims (10)

1、用于采暖的散热器，有表面凹凸型强化结构的钢、铝制串片、绕片、翅片型，金属或塑料制光管、柱、板、扁管、异形型，热管、真空相变型，其特征在于传热通道部分或全部设有扰流子或在板、管内外分别设有综合性的强化换热结构。

2、如权利要求1所述的散热器，其特征在于扰流子的直径、宽度与园形或椭园形、三角形、矩形、梯形、异形状的传热通道的几何形状相配合。

3、如权利要求1所述的散热器，其特征在于柱、板、扁管、异形型和热管、真空相变型的综合强化传热结构是直波形、方菱形、人字形、网格形、波浪形和／或滴状冷凝及辐射强化传热表面。

4、如权利要求1所述的散热器，其特征在于热管型、真空相变型的强化传热结构由3～6支串并联的园形或三角形、椭园形、矩形、异形状的加热隔离管及与之配合的扰流子所组成。

5、如权利要求2所述的散热器，其特征在于扰流子是静或动态的麻花片型导流板、螺旋线型导流圈或绕片型螺旋叶轮之一种。

6、如权利要求2所述的散热器，其特征在于真空相变散热器的强化传热结构由翅片管、波纹管、表面多孔管及与之相配合的扰流子所组成。

7、如权利要求3所述的散热器，其特征在于麻花片和螺旋线型扰流子的材料是金属或塑料类非金属材料。

8、如权利要求6所述的散热器，其特征在于滴状冷凝及辐射强化传热的内表面是采用电化学抛光、喷镀或涂料、树脂类材料及其改性添加剂涂复的表面结构。

9、如权利要求7所述的散热器，其特征在于静态扰流子是同向或正、反向混合螺旋的折流板麻花片。

10、如权利要求8所述的散热器，其特征在于滴状冷凝及辐射强化传热表面是由与工质润湿性差的塑料、树脂类高分子材料和具有强度高、耐老化、导热系数高、光辐射吸收率大的添加剂以及颜料配合喷涂的表面薄层结构。

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